电机与变压器 课件 第1章　变压器原理

电机与变压器第一章变压器原理第二章三相电力变压器第四章三相异步电动机第五章单相异步电动机第六章直流电机第三章其他变压器第七章同步电机第八章特种电机第一章变压器原理第一节变压器的工作原理及分类一、变压器的基本工作原理第一节变压器的工作原理及分类二、变压器的分类１.按用途分类（１）电力变压器用作电能的输送与分配，如图１-２ｅ所示，它是生产数量最多、使用最广泛的变压器。（２）特种变压器在特殊场合使用的变压器，如作为焊接电源的电焊变压器；专供大功率电炉使用的电炉变压器；将交流电整流成直流电时使用的整流变压器等。（２）仪用互感器用于电工测量中，如电流互感器、电压互感器等。（４）控制变压器容量一般比较小，用于小功率电源系统和自动控制系统。（５）其他变压器如试验用的高压变压器；输出电压可调的调压变压器；产生脉冲信号的脉冲变压器；压力传感器中的差动变压器等。第一节变压器的工作原理及分类第一节变压器的工作原理及分类２.按绕组构成分类３.按铁心结构分类４.按相数分类５.按冷却方式分类第二节单相变压器的基本结构一、铁心１.铁心的作用及材料第二节单相变压器的基本结构２.铁心的结构第二节单相变压器的基本结构二、绕组１.绕组的作用及材料２.绕组的结构（１）同心式绕组同心式绕组是将高、低压绕组同心地套装在铁心柱上，如图１-５ａ所示。（２）交叠式绕组交叠式绕组又称为饼式绕组，它是将高压绕组及低压绕组分成若干个线饼，沿着铁心柱的高度交替排列。为了便于绝缘，一般最上层和最下层安放低压绕组，如图１-５ｂ所示。第三节单相变压器的运行原理一、变压器的空载运行（１）电压的参考方向在同一支路中，电压参考方向与电流参考方向一致。（２）磁通的参考方向磁通的参考方向与电流参考方向符合右手螺旋定则。（３）感应电动势的参考方向由交变磁通Φ产生的感应电动势ｅ，其参考方向与产生该磁通的电流参考方向一致（即感应电动势ｅ与产生它的磁通Φ之间符合右手螺旋定则），如图１-７所示。第三节单相变压器的运行原理第三节单相变压器的运行原理二、变压器的负载运行第三节单相变压器的运行原理三、变压器的阻抗变换第四节变压器的运行特性一、变压器的外特性及电压变化率第四节变压器的运行特性二、变压器的损耗及效率1.铁损耗Pfe2.铜损耗PCu3.效率η4.效率特性第五节变压器的极性及判定一、变压器的极性第五节变压器的极性及判定二、变压器极性的判定1.分析法2.实验法(

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)交流法如图-16所示,将一、二次绕组各取一个接线端连接在一起,如图中的2(即U2)和4(即u2),并在一个绕组上(图中为N1绕组)加一个较低的交流电压u12,再用交流电压表分别测量U12、U13、U34各值,如果测量结果为:U13=U12-U34,则说明N1、N2绕组为反极性串联,故1和3为同名端;如U13=U12+U34,则1和4为同名端。(2)直流法用1.5V或3V的直流电源,按图1-17所示连接,直流电源接在高压绕组上,而直流毫安表接在低压绕组两端。第五节变压器的极性及判定技能训练１单相变压器的通用测试一、训练目的1)测定单相变压器一次、二次绕组的直流电阻、绕组对地以及绕组之间的绝缘电阻。2)测定单相变压器一次、二次绕组的电压U1、U2与电流I1、I2及匝数N1、N2间的关系。3)求测单相变压器的空载特性曲线。4)判定变压器的同极性端。二、训练器材1)单相变压器,500V·A,380V/220V,1台。2)单相自耦调压器,1kV·A,0~250V,1台。3)交流电压表,0~450V,1只。4)单相功率表(单相低功率因数功率表),150~600V,1~2A,各1台。5)交流电流表,0~3A,1只。6)指针式万用表,500型或MF—30型,1只。技能训练１单相变压器的通用测试7)干电池,15~3V,1组。8)刀开关,1个。9)单臂电桥,QJ23,1只。10)绝缘电阻表,500V,1只。11)电工工具,1套。三、训练内容及步骤1.变压器绕组的直流电阻测定1)将万用表旋钮置于R×1挡,分别测量变压器一次绕组及二次绕组的直流电阻值R1及R2,并记录如下:R1=_______

Ω,R2=_______

Ω。2)在使用万用表粗测电阻值的基础上,用单臂电桥进行精确测量并记录如下:R1=_______

Ω,R2=_______

Ω。技能训练１单相变压器的通用测试3)比较两种测量方法的测量结果,哪种方法测得的电阻值较正确?2.变压器绕组绝缘电阻的测定1)绝缘电阻用绝缘电阻表测量,在测量前首先应检查绝缘电阻表的好坏,办法是先将绝缘电阻表的L端和E端开路,手摇绝缘电阻表手柄,绝缘电阻表指针应逐步指向∞,再将L和E两端短接,用手轻轻摇动绝缘电阻表手柄,指针立即指零,说明该绝缘电阻表良好。2)将绝缘电阻表L接线柱上的接线接变压器一次绕组的一端,绝缘电阻表E接线柱上的接线接铁心(应清除铁心上的绝缘部分),匀速摇动绝缘电阻表手柄,使转速在120r/min左右,摇动1min后读取变压器一次绕组与铁心间的绝缘电阻值,将数据记录于表1-1中。技能训练１单相变压器的通用测试３.变压器电压比、电流比及匝数比的测定１）按图１-１８所示进行接线，220Ｖ交流电经自耦调压器Ｔ加到被试单相变压器低压侧，将调压器手柄置零位。２）合上电源开关SA，旋动调压器手柄，使加在单相变压器低压侧的电压分别为额定电压的50％、75％及100％左右，分别测量一次电压Ｕ1和对应的二次电压Ｕ2，记录于表１-２中，算出电压比Ｋ。技能训练１单相变压器的通用测试

4.单相变压器的空载试验1)按图1-19所示进行接线,被试单相变压器低压绕组通过自耦调压器接在电源上,并按图接入电压表、电流表、低功率因数功率表,高压绕组开路。2)将自耦调压器手柄置于输出电压为零的位置,然后合上开关SA,并调节调压器手柄,使U1U2的电压等于变压器高压绕组的额定电压U2N(380V),记录此时的空载电流I0、空载损耗P0和低压绕组电压U1于表1-3中。技能训练１单相变压器的通用测试３）作单相变压器空载特性曲线。技能训练１单相变压器的通用测试５.单相变压器的短路试验１）按图１-２１所示进行接线，被试单相变压器低压绕组通过自耦调压器接在电源上，并按图接入电流表、电压表、功率表。高压绕组用导线短接。２）将自耦调压器手柄置于输出电压为零的位置，然后合上开关ＳＡ，并注意监视电流表的读数，缓慢地加大调压器的输出电压，直到电流表读数ISC达到变压器低压绕组的额定电流为止。技能训练１单相变压器的通用测试６.单相变压器同极性端的测定１）按图１-２２连接电路，将自耦调压器的旋转手柄置于“０”位，然后合上电源开关ＳＡ，接通电源。２）转动调压器手柄，在单相变压器一次绕组上加一个较低的交流电压U12

，再用交流电压表分别测量U12、U13、U34各值，如果测量结果为：U13=U12-U34，则说明N1、N2绕组为反极性串联，故１和３为同名端。技能训练１单相变压器的通用测试四、注意事项１）单相变压器必须分清一次绕组及二次绕组，不能接反。２）使用自耦调压器时，必须严格按使用方法进行，输入端和输出端不能接反。３）进行短路试验时，试验电压应从零慢慢增加，必须密切注视电流表读数，电流不应超过一次绕组额定电流。４）短路试验的时间不宜过长，以免因温升使电阻值发生变化，影响试验准确度。５）注意人身及设备安全，如遇到异常情况，应立即断开开关ＳＡ，待处理好故障后，再继续通电进行试验。技能训练２单相变压器的拆装及重绕一、训练目的１）熟悉单相变压器的基本结构。２）掌握单相变压器拆卸的方法及装配的方法。３）学习单相变压器绕组的绕制方法及绕制工艺。４）了解单相变压器绕组重绕时所需的设备及材料。二、训练器材１）待修小型单相变压器，１００Ｖ·Ａ以下，１台。２）手摇绕线机，１台。３）漆包铜线（由待修变压器规格而定），适量。４）弹性纸板等绝缘材料，适量。５）万用表，ＭＦ—３０型，１只。６）绝缘电阻表，５００Ｖ，１只。技能训练２单相变压器的拆装及重绕７）电工工具，１套。８）制作木芯的相应工具及材料。三、训练内容及步骤１.单相变压器的拆卸１）将铁心四周的紧固螺钉拆去，用电工刀将铁心片撬松。２）将变压器置于工作台上或将其下部铁心夹在台虎钳上（要垫木板，避免损伤铁心），右手用电工刀撬开Ｅ形铁心，左手逐片取出铁心上部的Ｉ形铁心片，如图１-２３所示。３）如图１-２４ａ所示，在变压器的下方垫一木块，技能训练２单相变压器的拆装及重绕铁心外边缘伸出几片硅钢片，然后在上面用断锯条对准舌片，用锤子轻轻敲打，将硅钢片冲出几片。４）如图１-２４ｂ所示，将冲出的几片硅钢片用台虎钳夹紧，然后用手抱住上面的铁心，沿两侧摇动，慢慢将硅钢片移出。２.单相变压器的装配３.单相变压器绕组的重绕（１）绕组绕线前的装备①导线的选择。②绝缘材料的选择。③绕组所占窗口厚度核算。技能训练２单相变压器的拆装及重绕技能训练２单相变压器的拆装及重绕④木芯制作。技能训练２单相变压器的拆装及重绕⑤绕组骨架制作。（２）绕组的绕制１）按宽度稍大于ｈ裁剪好各种绝缘纸带备用。２）将手摇式绕线机（见图１-２７）固定在工作台上，随后将骨架穿入绕线机轴上，两端用木夹板固紧，如图１-２８ａ所示。３）将漆包铜线卷置于放线架上，能自由、轻松地转动，并放好线。４）在骨架上包好绝缘层，然后在导线引线处压入一条绝缘带折条，以便能在绕了若干圈后抽紧起始的出线头，如图１-２８ｂ所示。技能训练２单相变压器的拆装及重绕５）正式开始绕线时，要将绕线机上计数转盘的指针拨到指零，绕线时要求线圈绕得紧密、平整，不能出现线与线交叉或重叠。６）绕线要领：拿漆包铜线的左手应以工作台边缘为支承点，将漆包铜线稍微拉向绕组前进的反方向约５°的倾角，右手转动绕线机手柄绕线，眼睛正视所绕的线圈；线圈应一圈紧靠一圈地排列，不得重叠或分开；随着线圈的绕制，拉线的左手应顺绕线前进的方向慢慢移动，拉力随漆包铜线线径的大小而变化，拉力应尽量小些，以免漆包铜线被拉断（特别是线径在０.２ｍｍ以下时）。技能训练２单相变压器的拆装及重绕７）每绕完一层线圈应垫上层间绝缘材料，再返回绕第二层。８）绕完一组绕组后，要垫上绕组与绕组之间的绝缘，再开始绕另一组绕组。９）绕制绕组时引出线的处理办法是，如果漆包铜线直径较粗（一般在０.３ｍｍ以上），可直接作为引出线；如果线径较细，则应用多股软线焊接且处理好绝缘后再引出。１０）整形。１１）绕好的绕组是否需进行浸绝缘漆处理，可视实际情况而定。（３）装配按前面所述，将绕好的绕组与铁心装配成一台完整的变压器，随后再按单相变压器测试的内容来测定此台变压器的修理质量是否合乎要求。技能训练２单相变压器的拆装及重绕四、注意事项１）进行单相变压器拆装时，一定要注意千万不能损坏铁心片或使铁心片变形。２）绕线时必须注意不能损伤漆包铜线绝缘，并要注意垫好绕组对铁心的绝缘和层间绝缘。３）操作时必须严格保证所绕线圈的匝数符合要求。４）注意操作正确，确保人身及设备的安全。本章小结１）变压器是利用电磁感应原理对交流电压、交流电流等进行数值变换的一种常用电气设备，它主要用于输、配电方面，称为电力变压器。２）铁心和绕组是变压器最基本的组成部分，铁心构成变压器的磁路系统，一般均用０.３５ｍｍ冷轧硅钢片叠装